專利名稱：輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)功能改進(jìn)與擴(kuò)展技術(shù)方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)功能改進(jìn)與擴(kuò)展技術(shù)方案，涉及汽車輪胎氣壓監(jiān)測與行車控制，特別是指對現(xiàn)有技術(shù)TPMS的改進(jìn)與功能擴(kuò)展，屬于汽車行車安全技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
輪胎對汽車行車安全的影響一直受到汽車業(yè)界和社會公眾的關(guān)注，凡世通公司因輪胎質(zhì)量問題而被迫在全球召回650萬條輪胎的事例，使輪胎問題再次受到高度重視。美國于2003年開始強(qiáng)制實(shí)施輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)為汽車標(biāo)準(zhǔn)配置后，世界范圍內(nèi)的TPMS研發(fā)生產(chǎn)出現(xiàn)快速增長趨勢，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅中國大陸就有超過200家企業(yè)、科研院所投入了TPMS技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)和研究，部分企業(yè)已經(jīng)形成一定的量產(chǎn)能力，并陸續(xù)進(jìn)入市場。
現(xiàn)有輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)的主流技術(shù)路線或技術(shù)方案是TPMS主要由二個(gè)部分組成安裝在汽車輪胎里的遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)測模塊(RemoteTire Pressure Monitoring)和安裝在汽車駕駛臺上的中央監(jiān)視器(LCD顯示器)，直接安裝在每個(gè)輪胎里的壓力監(jiān)測模塊測量輪胎壓力和溫度，將測量得到的信號調(diào)制后通過高頻無線電波(RF)發(fā)射出去，中央監(jiān)視器接收RTPM模塊發(fā)射的信號，將各個(gè)輪胎的壓力和溫度數(shù)據(jù)顯示在屏幕上，供司機(jī)參考。如果輪胎的壓力或溫度出現(xiàn)異常，中央監(jiān)視器根據(jù)異常情況，發(fā)出不同的報(bào)警信號，提醒司機(jī)采取相應(yīng)的措施。其標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線或設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。
現(xiàn)有技術(shù)TPMS系統(tǒng)存在一定的局限或缺陷，僅有輪胎氣壓信息提示功能，其作用局限在預(yù)警預(yù)防方面，無法對突發(fā)的爆胎或快速泄氣提供有效救助。從嚴(yán)格意義上說，現(xiàn)有的TPMS，既不屬于主動(dòng)型安全系統(tǒng)，也不屬于被動(dòng)型安全系統(tǒng)，應(yīng)定義為信息提示預(yù)警系統(tǒng)。
TPMS的信息提示和預(yù)警功能，無形中增大了司機(jī)的行車信息量負(fù)荷，對行車安全帶來不可忽視的負(fù)面影響，可能因此而危害行車安全，也可能造成司機(jī)對信息產(chǎn)生“信息疲勞”或麻痹，從而招致司機(jī)關(guān)閉和棄用。
現(xiàn)有相關(guān)研究資料表明，爆胎過程是突發(fā)性事件，事前無明顯或確定的征兆，無法從根本上避免，引發(fā)爆胎的重要因素或特征是輪胎內(nèi)部氣體壓力、溫度升高，根本原因是輪胎氣壓異常特別是氣壓偏低引發(fā)的輪胎內(nèi)部(橡膠與鋼絲簾布間)摩擦，造成輪胎內(nèi)局部區(qū)域高溫，橡膠與簾布層剝離、脆化，最終導(dǎo)致輪胎爆裂。輪胎氣壓偏低、長時(shí)間高速行駛是爆胎的重要誘因。
美國學(xué)者Wesley D.Grimes發(fā)表的《車輛對爆胎反應(yīng)的三維仿真》(3-Dimensional Simultion of Vehicle Response to Tire Blow-outs)研究報(bào)告表明，爆胎發(fā)生時(shí)，胎內(nèi)氣壓在100毫秒內(nèi)喪失，爆胎車輪滾動(dòng)半徑減小，爆胎車輪滾動(dòng)阻力增加為爆胎前的30倍以上，爆胎車輪和處于對角線位置的車輪對地面的正壓力Fz下降，側(cè)向摩擦力也隨之下降，過程繼續(xù)則爆胎車輪出現(xiàn)輪輞對輪胎的碾壓，碾壓直至輪胎撕裂與輪輞分離，導(dǎo)致側(cè)向摩擦力大幅下降。在輪胎被碾壓和撕裂的過程中，輪胎與地面滾動(dòng)阻力大幅增大甚至導(dǎo)致車輪由滾動(dòng)轉(zhuǎn)為滑動(dòng)(當(dāng)爆胎車輪為從動(dòng)輪時(shí))，形成一側(cè)向作用力，使汽車發(fā)生偏離行駛方向的運(yùn)動(dòng)。
Wesley D.Grimes的研究報(bào)告同時(shí)表明，單純的爆胎并非必然導(dǎo)致事故的發(fā)生，司機(jī)對爆胎信息作出的反應(yīng)操作是否正確和爆胎時(shí)車輛所處的具體路況，對爆胎后是否引發(fā)交通事故有直接關(guān)聯(lián)，特別指出司機(jī)過度轉(zhuǎn)向和過度制動(dòng)(制動(dòng)抱死)均有可能導(dǎo)致事故的發(fā)生，相反，司機(jī)適當(dāng)?shù)牟倏?調(diào)整維持行駛軌跡和適度制動(dòng))，將可能避免事故的發(fā)生。
該研究報(bào)告結(jié)論揭示了一個(gè)極為重要的事實(shí)在爆胎發(fā)生2～3秒后的時(shí)刻，司機(jī)能夠作出反應(yīng)時(shí)間起，司機(jī)對汽車的適度操控仍然被認(rèn)為是必要的和必需的，對化解爆胎危險(xiǎn)具有重要作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有TPMS技術(shù)方案的不足，提出實(shí)質(zhì)性改進(jìn)和功能擴(kuò)展技術(shù)方案，其核心是將TPMS簡單信號接收、顯示功能的中央監(jiān)視器改進(jìn)擴(kuò)展為具有信號接收、運(yùn)算處理和自動(dòng)控制功能的中央控制器(ECU)，從單純的信息提示改進(jìn)擴(kuò)展為信息提示和自動(dòng)控制綜合功能，成為主動(dòng)型行車安全保障系統(tǒng)。
具體的改進(jìn)和擴(kuò)展為一是取消現(xiàn)有的輪胎氣壓LCD顯示屏信息提示方式，改進(jìn)為語音提示方式，向司機(jī)提供輪胎氣壓預(yù)警信息；二是對TPMS的中央監(jiān)視器功能進(jìn)行改進(jìn)和擴(kuò)展，從簡單信號接收、信息顯示，擴(kuò)展為具有信號接收、運(yùn)算處理、自動(dòng)控制功能的中央控制器(ECU)，設(shè)置極度危險(xiǎn)氣壓(低至正常氣壓40％以下)提示和主動(dòng)救助功能，由自動(dòng)控制系統(tǒng)對汽車的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行干預(yù)，或直接表述為自動(dòng)減速制動(dòng)，在最短時(shí)間里使汽車行駛速度降低，在司機(jī)作出反應(yīng)前的2～3秒時(shí)間內(nèi)，使汽車速度大幅度降低，緩解或化解爆胎后危險(xiǎn)。
要求司機(jī)在爆胎后實(shí)施嚴(yán)格的正確操控，對司機(jī)提出了心理和操控技術(shù)上的極高要求，甚至是極度苛刻的要求，因此，司機(jī)在爆胎后的正確操控是困難和不實(shí)際的。而利用自動(dòng)控制系統(tǒng)，替代司機(jī)對爆胎后汽車實(shí)施正確的操控，是完全可行和具有有益效果的。本發(fā)明技術(shù)方案在TPMS系統(tǒng)上擴(kuò)展的爆胎后自動(dòng)減速功能，可以彌補(bǔ)司機(jī)制動(dòng)反應(yīng)的生理局限，在爆胎后最短時(shí)間內(nèi)實(shí)施適度制動(dòng)減速，僅在司機(jī)反應(yīng)障礙期間車速就可以大幅度減低，車速的下降，直接降低了對司機(jī)的操控要求，司機(jī)在渡過反應(yīng)障礙期間后，可以容易地操控汽車脫離危險(xiǎn)，避免事故的發(fā)生。建立在汽車ABS制動(dòng)技術(shù)上的適度制動(dòng)，對現(xiàn)代汽車技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)而言，技術(shù)方案的科學(xué)性和工藝上的可實(shí)現(xiàn)性都是肯定的。
本發(fā)明具有以下有益效果，第1、以語音提示報(bào)警取代LCD實(shí)時(shí)信息顯示，減輕了司機(jī)行車信息量負(fù)荷，對行車安全具有積極作用；第2、語音提示可以合理的頻率進(jìn)行，對緩慢的輪胎漏氣或缺氣，語音提示頻率可設(shè)為次/10min，減少報(bào)警信息對司機(jī)的干擾和影響；第3、在具備輪胎氣壓監(jiān)測的基礎(chǔ)上，對短時(shí)間內(nèi)的快速泄氣和爆胎，能夠提供有效的安全保護(hù)，特別是對司機(jī)制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間局限的彌補(bǔ)，對化解爆胎危險(xiǎn)具有極為重要的作用，該功能較現(xiàn)有TPMS功能有創(chuàng)造性改進(jìn)和實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。
本發(fā)明技術(shù)方案保持并改進(jìn)了TPMS輪胎氣壓監(jiān)測的功能，同時(shí)具備爆胎后的主動(dòng)救助功能，是集預(yù)防和救助功能于一體的綜合系統(tǒng)，屬于主動(dòng)型行車安全系統(tǒng)。


圖1是現(xiàn)有TPMS技術(shù)方案框圖。
圖2是本發(fā)明技術(shù)方案框圖。
圖3是是本發(fā)明技術(shù)方案控制程序流程圖。
實(shí)施方式以下根據(jù)附圖對本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施作具體說明?，F(xiàn)有TPMS技術(shù)方案主要由置于輪胎內(nèi)的遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)測模塊1(內(nèi)含信號處理和RF發(fā)射功能)和中央監(jiān)視器2(含信號接收處理和LCD顯示)組成，如圖1所示。本發(fā)明技術(shù)方案的與TPMS技術(shù)方案相比，在遠(yuǎn)程輪胎氣壓監(jiān)測模塊1’部分，沒有實(shí)質(zhì)性的改變，如圖2所示。但為適應(yīng)信號傳輸?shù)目煽啃?，?yīng)在遠(yuǎn)程模塊的二次開發(fā)時(shí)，適當(dāng)考慮信號(RF)發(fā)射功率的提高和信號的防干擾問題。
由于現(xiàn)有TPMS遠(yuǎn)程輪胎氣壓監(jiān)測模塊均來自世界上幾個(gè)專業(yè)性大公司，TPMS產(chǎn)品絕大部分以O(shè)EM方式生產(chǎn)，模塊的運(yùn)行程序(或具體功能指標(biāo))設(shè)計(jì)是以二次開發(fā)的方式進(jìn)行，因此，本發(fā)明在運(yùn)行程序中氣壓異常特征點(diǎn)設(shè)計(jì)上，確定高于正常氣壓值的20％和低于正常氣壓值的20％為氣壓報(bào)警特征點(diǎn)，滿足該條件時(shí)，系統(tǒng)只作出語音報(bào)警提示，提示頻率為次/10min；同時(shí)，本發(fā)明設(shè)置極度危險(xiǎn)氣壓報(bào)警和自動(dòng)控制特征點(diǎn)，如輪胎氣壓低至正常氣壓的40％以下時(shí)，系統(tǒng)同時(shí)作出語音報(bào)警和自動(dòng)制動(dòng)減速，以適度的制動(dòng)力和ABS或連續(xù)點(diǎn)制動(dòng)方式，安全降低車速。
為確保對輪胎氣壓實(shí)時(shí)監(jiān)測的功能實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明技術(shù)方案保持TPMS系統(tǒng)對氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的設(shè)計(jì)方案，遠(yuǎn)程輪胎壓力監(jiān)測模塊在汽車運(yùn)行過程中對氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，遠(yuǎn)程模塊的喚醒方式與現(xiàn)有技術(shù)TPMS相同，由遠(yuǎn)程模塊的功能確定。
語音間隔提示功能直接由中央控制器(ECU)實(shí)現(xiàn)，ECU對接收到的氣壓信息進(jìn)行運(yùn)算判別，達(dá)到信息提示條件時(shí)，按照設(shè)定的時(shí)間間隔向語音合成電路發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號，語音合成電路預(yù)先錄制固化相應(yīng)的語音合成，按照驅(qū)動(dòng)指令發(fā)出語音提示。
本發(fā)明技術(shù)方案采用語音提示而排除LCD顯示方式，除了避免過多信息干擾司機(jī)行車安全作用外，也大大簡化了產(chǎn)品的安裝難度，中央控制器可安裝在車內(nèi)適當(dāng)?shù)碾[蔽處，對汽車的內(nèi)部裝飾不造成任何影響，又降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本和安裝成本。
自動(dòng)控制制動(dòng)減速功能的實(shí)現(xiàn)應(yīng)考慮信號干擾可能造成的誤觸發(fā)問題，這是采用無線電信號傳輸方式技術(shù)方案尤其應(yīng)注意的問題，在實(shí)際的交通狀況中，汽車可能行駛于任何環(huán)境條件下，無線電信號的防干擾問題，在單純的信息提示報(bào)警方式下，信號干擾問題不會受到特別的重視，因?yàn)殡S機(jī)和個(gè)別的干擾除了造成個(gè)別信息錯(cuò)誤外，不會有直接的損害后果。而采用無線電信號傳輸方式的自動(dòng)控制系統(tǒng)，信號的干擾問題所可能帶來的直接后果，是自動(dòng)控制系統(tǒng)的誤操作，可能帶來一定的后果。因此，必須考慮或防范可能后果的出現(xiàn)和抑制后果的危害，本發(fā)明技術(shù)方案在ECU控制程序上，設(shè)計(jì)專門的信號干擾誤觸發(fā)抑制程序，系統(tǒng)的制動(dòng)減速執(zhí)行指令生成條件，是連續(xù)的極度危險(xiǎn)氣壓信號或爆胎信號，個(gè)別干擾信號即使造成系統(tǒng)的誤觸發(fā)，也由于干擾信號不連續(xù)或無規(guī)律，ECU將很快予以甄別，抑制或消除誤觸發(fā)，避免誤觸發(fā)產(chǎn)生危害后果，系統(tǒng)控制程序流程圖如圖3所示。
本發(fā)明技術(shù)方案自動(dòng)制動(dòng)減速功能的制動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可采用現(xiàn)有技術(shù)的自動(dòng)減速機(jī)構(gòu)，如汽車追尾避撞系統(tǒng)的自動(dòng)制動(dòng)減速機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，也可以設(shè)置專門的具有制動(dòng)力蓄能的制動(dòng)減速機(jī)構(gòu)，如中國專利ZL00101579.6所公開的自動(dòng)減速裝置，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減速的目的。
權(quán)利要求
1.一種輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)功能改進(jìn)與擴(kuò)展技術(shù)方案，其特征為將輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)信號接收、顯示功能的中央監(jiān)視器改進(jìn)擴(kuò)展為具有信號接收、運(yùn)算處理和自動(dòng)控制功能的中央控制器(ECU)，從單純的輪胎氣壓信息提示系統(tǒng)，改進(jìn)為輪胎氣壓監(jiān)測信息提示和自動(dòng)控制綜合系統(tǒng)，具有輪胎氣壓實(shí)時(shí)監(jiān)測和極度危險(xiǎn)氣壓情況下自動(dòng)減速的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的輪胎氣壓監(jiān)測信息提示，其特征為保持TPMS的輪胎氣壓遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測功能，改LCD信息顯示方式為語音信息提示方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的極度危險(xiǎn)氣壓情況下的自動(dòng)減速，其特征為極度危險(xiǎn)氣壓系指輪胎氣壓降低至正常氣壓數(shù)值的40％以下，自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出自動(dòng)減速指令，控制汽車減速，極度危險(xiǎn)氣壓的參考數(shù)值為50Kpa～100Kpa，包含爆胎和快速泄氣狀態(tài)。
全文摘要
一種輪胎氣壓監(jiān)測系統(tǒng)功能改進(jìn)與擴(kuò)展技術(shù)方案，在保持TPMS輪胎氣壓實(shí)時(shí)監(jiān)測、信息提示功能基礎(chǔ)上，同時(shí)具備極度危險(xiǎn)氣壓(如突發(fā)爆胎)情況下的自動(dòng)減速功能。
文檔編號B60C23/00GK1876409SQ20051007821
公開日2006年12月13日 申請日期2005年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月9日
發(fā)明者傅建中 申請人:傅建中